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用减水剂为什么能节约水泥?

作者:
冯克勤 陈耀东
来源:
混凝土工程
2020/08/12 17:22
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 目前工程中使用减水剂的主要目的,是减少混凝土用水量,降低水灰比,节约单方水泥用量, 并改善其和易性。实践证实,使用减水剂在技术和经济上所取得的效果,是非常显著的。为什么使用减水剂对混凝土能起到减水效果和节约水泥呢?

没有掺用减水剂的混凝土,各种生料加水拌和后,水泥颗粒即被水膜包裹,由表及里,由浅入深地使硅酸钙矿物质(主要成分是CSCS)开始水解和水化,生成硅酸钙水化物和Ca(OH) ,这些新生物逐渐凝聚,而这种凝聚力远远大于水对水泥颗粒内部的浸润能力,使水化和水解产生阻滞作用。新生物环绕于水泥粒周围,缩小了水泥颗粒的水化表面和水化深度。实质上水泥颗粒内部已形成没有水化的“核,试验证明,经水化的仅是水泥颗粒表面很微薄的部分。

水泥颗粒最大粒径约为88微米(1微米=1000 毫米),平均粒径约为30~40微米,各龄期水化深度如下:

龄期(天)           水化深度(微米)

1                 0.48

7                  2.6

28                 5.37  

150(5个月)          8.9

180(6个月)          5~15

由上可知,六个月的水化深度仅达水泥粒径的1/4,水泥效应并没有充分发挥,潜力还很大。

 

此外,水泥凝聚结构在凝聚过程中,还包围了一部分游离水,没有起到改善水泥浆体的流动作用。凝聚体本身具有一定的抗剪强度,流动性差,为获得适宜的工作度,必须加大用水量。但所加入的水与水化作用无关,仅为操作要求,使混凝土的应有强度降低。为不使强度降低,就需增加水泥来补偿。

减水剂是表面活性材料,因而也称“ 表面活性剂。掺入水泥浆后,水泥粒子因吸附减水剂的阴离子而带电荷,致使粒子周围的水产生极性,同性离子相斥,阻止了水泥相邻离子的相互接近、引起分散和分离效果,从而提高了水泥颗粒的吸附和扩散作用,抑制了水泥浆体的凝聚倾向,增大了水泥颗粒与水的接触面积,使水泥得以充分水化。在其扩散水泥颗粒的过程中,同时放出了凝聚体所包围的游离水,改善了和易性,减少了拌和水量,相应地也就降低了水灰比,为节约单方水泥用量和提高强度创造了条件。

由于减水剂是一一种新型材料,对其减水机理,目前尚存在不同看法,其生产工艺和理论,都处于研究发展阶段。

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